兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机

摘要

一种兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，在顶拉式液压动力沉桩机的基础上增设桩土系统弹性变形值检测装置、及贯入度检测装置，并对冲程调节器进行改进，能给计算装置分别提供冲击能、贯入度、及桩土系统弹性变形值，既能及时计算和显示每锤的冲击力，实现锤击过程的冲击力可视性，比现行液压静力桩机的压桩力可视性更方便、直观，又能在收锤若干休止期后进行可替代静载试验的高应变动测试验，加快了桩基础的施工进度，为业主节约了大量的投资。

权利要求

1.一种兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，包括冲程调节器，其设置于该液压动力沉桩机的动力室内的受击拉压箱(11)的凹形三角槽内，具有承力板(16)、伺服电机(19)、和计数器(23)，其特征在于：还包括桩土系统弹性变形值检测装置、和贯入度检测装置，其中：该桩土系统弹性变形值检测装置包括支架(1)、铜管(2)、差动变压器(3)、触杆(4)；该支架(1)的一端固定在横担(6)上，横担(6)焊接在所述动力室的立柱(7)上，支架的另一端设有圆孔；铜管(2)上端穿过该圆孔，通过定位螺栓(8)进行定位，下端伸入差动变压器(3)内，通过差动变压器(3)的铁芯(9)与触杆(4)焊接，触杆(4)的另一端伸出差动变压器(3)外，并由底部设有的钢珠(10)与所述受击拉压箱(11)的上表面接触；该差动变压器(3)电连接有电源(13)，并通过差动整流器(14)电连接有正负电压表(15)；

该冲程调节器的承力板(16)上增设了弹性按钮开关(17)，该计数器(23)累计电脉冲，并输出，和键盘所设定的冲程数字同时输入数字比较器，当二者相等时，微型继电器Z0或F0吸合，伺服电机(19)断电；

该贯入度检测装置由穿孔带(24)、叉形板(25)、二红外发光二极管(26)、二光敏三极管(27)、及计数器(28)组成；该穿孔带(24)竖直安装在动力室内壁，叉形板(25)安装在受击拉压箱(11)侧面，穿孔带(24)从叉形板(25)中穿过，二红外发光二极管(26)装于叉形板(25)一侧，二光敏三极管(27)装于叉形板(25)的另一侧，红外发光二极管(26)与光敏三极管(27)相对设置，且二红外发光二极管与二光敏三极管皆为并联，该光敏三极管(27)与计数器(28)电连接，穿孔带(24)上设有二列小孔(29)，小孔(29)的孔径小于1mm，二列小孔并行倾斜布置，呈之字拐接，且两相邻小孔间的距离在1米以内。

2.如权利要求1所述的兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，其特征在于：所述支架(1)的一端设有座板(5)，该座板(5)通过固定螺栓将支架(1)固定于横担(6)上。

3.如权利要求2所述的兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，其特征在于：所述支架(1)呈上字形。

4.如权利要求1所述的兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，其特征在于：所述差动变压器(3)装设在差动变压器框架(12)内，该差动变压器框架(12)的一端通过固定螺栓固定在该横担(6)底部。

说明书

兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种用于建筑行业基础工程机械(简称桩工机械)，具体涉及一种可同时兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机。背景技术：

[0002] 预制混凝土桩入土成桩后都要按比例抽若干条桩做静载试验，检验单桩竖向极限承载力。根据JGJ94-94强制性行业标准中的第9-2单桩承载力检测的要求，可进行单桩静载试验或可靠动力试验，发达国家早已用动力试验来检测单桩承载力。 在众多动力试验方法中，锤击贯入法(简称锤贯法)在我国的应用较为广泛，现在的普遍作法是，用液压静力压桩机或锤击桩机将桩打入土中经过一定时间的休止(固结)，开进锤贯试桩机对准被试桩位，并对桩头进行必要的加固处理，进行高应变动力检测，确定单桩竖直极限承载力。

[0003] 现有的锤贯试桩机100，如图6所示，由三部分组成，一是锤击车，它由落锤113、导向架112、卷扬机114、用于找正桩位的行车机构、及起重配套工具组成；二是锤击力传感器110、贯入测量系统(标桩102、基准梁103、磁性百分表座104、及百分表
106)、被试桩101、桩帽108、桩垫109、及锤垫111。三是二次仪表(电控盒115、动态应变仪117、光电示波器118、调压稳压器119)、电源116和工作间120。 其中，工作间
120需保持三防(防严寒、防风雨、防灰尘)，且必需放置在测试桩位的20m以外、周围无磁场、无地面振动干扰。

[0004] 冲击力检测系统由电阻应变片组成的锤击力传感器110和动态应变仪117，光电示波器118组成，需从导向杆112上才能观测出冲程(落距)。

[0005] 该锤贯试桩机是用机械式百分表来检测贯入度，必须有人在试桩点观测百分表，有不安全性存在，电阻应变片粘贴在圆筒外表上，其耐热性、耐水性、耐候性(气候)、耐久性都存在有不稳定的情况，直接影响冲击力的检测结果。

[0006] 因此，该锤贯试桩机存在检测值不精确的缺失，且部件繁多，占地空间较大，实有改良的必要。发明内容：

[0007] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种测量值精确且一台机子就可完成打桩和动测试桩的兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机。

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，包括冲程调节器，其设置于该液压动力沉桩机的动力室内的受击拉压箱的凹形三角槽内，具有承力板、伺服电机、和计数器，其特点是：还包括桩土系统弹性变形值检测装置、和贯入度检测装置，其中：

[0009] 该桩土系统弹性变形值检测装置包括支架、铜管、差动变压器、触杆；该支架的一端固定在横担上，横担焊接在所述动力室的立柱上，支架的另一端设有圆孔；铜管上端穿过该圆孔，通过定位螺栓进行定位，下端伸入差动变压器内，通过差动变压器的铁芯与触杆焊接，触杆的另一端伸出差动变压器外，并由底部设有的钢珠与所述受击拉压箱的上表面接触；该差动变压器电连接有电源，并通过差动整流器电连接有正负电压表；

[0010] 该冲程调节器的承力板上增设了弹性按钮开关，该计数器累计电脉冲，并输出，和键盘所设定的冲程数字同时输入数字比较器，二者相等时，微型继电器Z0或F0吸合，伺服电机断电；

[0011] 该贯入度检测装置由穿孔带、叉形板、二红外发光二极管、二光敏三极管、及计数器组成；该穿孔带竖直安装在动力室内壁，叉形板安装在受击拉压箱侧面，穿孔带从叉形板中穿过，二红外发光二极管装于叉形板一侧，二光敏三极管装于叉形板的另一侧，红外发光二极管与光敏三极管相对设置，且二红外发光二极管与二光敏三极管皆为并联，该光敏三极管与计数器电连接，穿孔带上设有二列小孔，小孔的孔径小于1mm，二列小孔并行倾斜布置，呈之字拐接，且两相邻小孔间的距离在1米以内。

[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0013] 1、既是动力沉桩机，又是高应变锤贯桩机，一台机子就可完成打桩和动测试桩的任务，施打时可以直接读出和记录冲击力，而且绘制出冲击力和贯入度的关系曲线，使本产品不但有直观的冲击力可视性，而且有记忆和绘制特性曲线的能力。

[0014] 2、利用差动变压器测量桩土系统的弹性变形值，远比机械百分表精确，电信号能方便远传，且能检测弹性系统的压缩过程和反弹过程，标定弹性变形值和输出电压的关系方便，并能很方便完成拆、装工作。 换一个工地时，因地基的性状不一样，可方便及时地现场测试桩土系统的弹性变形值。

[0015] 3、利用红外线技术测量每次锤击的贯入度，测量精度在1mm以内，很容易远传。

[0016] 4、用键盘输入冲程的要求值，远距离就可将冲程调节好。附图说明：

[0017] 图1是本发明的桩土系统弹性变形值检测装置示意图。

[0018] 图2是本发明的冲程调节器机械部分结构示意图。

[0019] 图3是本发明的贯入度检测装置的示意图。

[0020] 图4是图3的俯视图。

[0021] 图5是本发明的动力系统电液控制原理图。

[0022] 图6是已知锤贯试桩机的示意图。具体实施方式：

[0023] 本发明为一种兼具锤贯试桩的液压动力沉桩机，是在原有液压动力沉桩机的基础上，增设了桩土系统弹性变形值检测装置和贯入度检测装置，并对冲程调节器进行了改进。 更进一步地说，本发明的产品可以作为顶拉式的液压动力沉桩机使用，还可以作为兼备锤贯试桩的液压动力沉桩机使用，当作为液压动力沉桩机使用时，冲程调节器和贯入度检测装置是必要的，而桩土系统弹性变形值检测装置则不需要；而作为兼备锤贯试桩的液压动力沉桩机使用时，则冲程调节器、贯入度检测装置、及桩土系统弹性变形值检测装置都是必须的。

[0024] 在一个新工地施工时，首先要测出桩土系统的弹性变形值，并将其输入计算装置，然后进行连续施工，每条桩在打桩过程中可以适时测读出冲击力的大小，实现锤击力的可视性，在各方商议应进行单桩竖向极限承载力试验的桩位，收锤后休止一定时间再用本发明的沉桩机进行锤贯动态试桩，按下述改进后的海利(HiLey·A)打桩公式，计算出单桩竖向极限承载力Fu：

[0025] Fu＝Emax/(e+c/2)

[0026] 式中：Emax＝锤重KN*冲程N，得出最大冲击能。

[0027] e——重锤打击下桩身塑性下沉值，统称贯入度。

[0028] c——桩土系统(包括桩身、桩帽、锤垫、桩垫)弹性变形值。

[0029] 其中：桩土系统弹性变形值检测装置，如图1所示，包括支架1、铜管2、差动变压器3、触杆4。 该支架1的一端设有座板5，该座板5通过固定螺栓将支架1固定在横担6上，横担6焊接在液压动力沉桩机的动力室立柱7上，支架的另一端设有圆孔(图中未示)，本实施例中，支架1呈上字形；铜管2上端穿过该圆孔，通过定位螺栓8进行定位，下端伸入差动变压器3内，通过差动变压器3的铁芯9与触杆4焊接，触杆4的另一端伸出差动变压器3外，并由底部设有的钢珠10与液压动力沉桩机的动力室内的受击拉压箱11的上表面接触；装置该差动变压器3的差动变压器框架12的一端通过固定螺栓固定在该横担6底部，该差动变压器3电连接有电源13，并通过差动整流器14电连接有正负电压表15。

[0030] 使用时，调节铜管2，当正负电压表1指示为0时，立即拧紧定位螺栓8，当冲击体提升上去又落击在受击拉压箱11上时，桩土系统一齐下沉，即时读出正负电压表的指示值V1，接着提升冲击体使之不停落在受击拉压箱之上，再读出电压表的读数V2，ΔV＝V1-V2即代表桩土系统弹性变形值c的大小，V2代表此次锤击的贯入度(塑性变形值)。桩土系统弹性变形值C测定好后，即应拆去支架、铜管、差动变压器、及触杆，以免防碍正常施工。

[0031] 该冲程调节器置于受击拉压箱凹形三角槽内，其结构如图2所示，是本冲程调节器的机械部分，并在中国专利200620052177.7中有叙述，在此不再具体赘述。 需要说明的是，本申请案在承力板16上增设了弹性按钮开关(AK2)17使之进入了自控系统。梯形螺纹螺母18在伺服电机19的驱动下转动，使承力板16沿梯形螺纹杆20上下移动。
当承力板16上升至与受击拉压箱凹形三角槽顶板相接触时，该弹性按钮开关AK2闭合，使冲击体下落。

[0032] 同时，当梯形螺纹螺母18旋转时，固定在伺服电机架上的红外发光管21发出的光透过固定在梯形螺纹螺母18上的穿孔圆环板22形成一连串的光脉冲，被计数器23电连接的光敏三极管(图中未示)接收转为电脉冲，而被计数器23累计、输出，并和键盘所设定的“冲程数字”同时输入数字比较器，同时请参见图5所示，经比较放大器后，当二者相等时，微型继电器Z0或F0吸合，伺服电机19断电，承力板16至受击拉压箱凹形三角槽顶板的距离即为新定的冲程，键盘设定的冲程数字也同时输入到计算装置加以存储，供冲击力或单桩竖向极限承载力计算之用。

[0033] 该贯入度检测装置，如图3及图4所示，由穿孔带24、叉形板25、二红外发光二极管26、二光敏三极管27、及计数器28组成。 该穿孔带24竖直安装在动力室内壁，叉形板25安装在受击拉压箱11侧面，穿孔带24从叉形板25中穿过，二红外发光二极管26装于叉形板25一侧，二光敏三极管27装于叉形板25的另一侧，红外发光二极管26与光敏三极管27相对设置，且二红外发光二极管与二光敏三极管皆为并联，二红外发光二极管与二光敏三极管可分别当成一个红外发光二极管和一个光敏三极管使用，该光敏三极管27与计数器28电连接，穿孔带24上有二列小孔29，小孔29的孔径小于1mm，二列小孔1，2， …n与1′，2′…n′之间根据螺纹展开原理为倾斜布置，二列小孔并行编列，呈之字拐接扫描，以确保两相邻小孔(即1与1′，1′与2，2与2′…)之间的距离L在1m以内，使实测精度提高。

[0034] 当受击拉压箱11受力向下移动时，带动叉形板25向下移动，叉形板上的红外发光二极管26连续发出的光透过穿孔带24上的小孔29形成一连串的光脉冲，被光敏三极管27接收并转为电脉冲，计数器28输出的数字一方面送入计算装置，参与冲击力或单桩竖向极限承载力的计算，另一方面送入显示器，显示出以米(m)为单位的累计贯入度。

[0035] 如此，在一个新工地施工时，可以通过固定螺栓分别将支架与差动变压器框架固定在横担上，并装置好铜管、差动变压器、及触杆，测出桩土系统的弹性变形值，并输入计算装置内，然后进行连续施工，在打桩过程中根据测出的贯入度和冲程，适时测读出冲击力的大小，实现锤击力的可视性。 并可在收锤后休止一定时间，再装上桩土系统弹性值测定装置，进行锤贯动态试桩，计算出单桩竖向极限承载力。 当冲击力和单桩竖向极限承载力测定完成后，即可拆下桩土系统弹性变形值测定装置，以免影响正常施工。